Ar aliuminio oksidas yra laidus?

Aliuminio oksidas yra minkšta, nemagnetinė medžiaga, kuri yra plastiška ir atspari korozijai, todėl tinka įvairioms reikmėms, įskaitant aliuminio foliją, skardines, baterijas, indus ir elektros izoliaciją.

Chromatografijos laboratorijose kaip terpė eksperimentams dažnai naudojamas silikagelis. Jis gali būti tiek bazinės, tiek rūgštinės formos, yra puikus elektros ir šilumos laidininkas.

Jis gerai praleidžia elektrą

Aliuminio oksidas yra išskirtinis metalas, pasižymintis išskirtinėmis elektrinėmis savybėmis ir laidumu prilygstantis sidabrui, auksui ir variui. Be to, dėl savo šiluminio laidumo jis idealiai tinka galios elektronikai. Be to, ši medžiaga pasižymi išskirtinėmis patvarumo ir lengvo svorio savybėmis, o kartu yra ekologiška.

Aliuminio oksido elektrinį laidumą galima paaiškinti jo atomine struktūra. Aliuminio atomai išsidėstę šešiakampėje gardelėje, o kiekvieną atomą supa elektronų debesis, laisvai susietas su atitinkamais atomais; šie laisvieji elektronai praleidžia elektros srovę visame metale, todėl labai prisideda prie jo elektrinio laidumo. Tačiau jo elektrinėms savybėms didelę įtaką gali turėti paviršiaus sąlygos; pakeitus paviršių, gali labai sumažėti elektrinis laidumas ir atitinkamai pakisti aliuminio oksido elektrinės savybės.

Aliuminio oksidas pasižymi išskirtiniu cheminiu stabilumu ir atsparumu korozijai, todėl tinka įvairioms sritims, pavyzdžiui, automobilių elektronikai, naftos chemijos pramonei ir pramonės mašinoms. Be to, jis gali veiksmingai pakeisti varį elektros oro linijose, nes praleidžia didesnes srovės apkrovas be nuostolių.

Nors aliuminio oksidas yra veiksmingas šilumos laidininkas, jo šilumos laidumas šiek tiek atsilieka nuo vario laidumo. Nepaisant to, jo šilumos laidumas išlieka gana didelis oksidinei keramikai, ir jį netgi galima dar labiau padidinti pridedant cirkonio dalelių arba silicio karbido šepetėlių - šis procesas padidina ir kietumą, ir pagerina elektrines savybes, ir permatomumą, įmaišant nedidelį kiekį magnezijos.

Aliuminio oksidas natūraliai turi aliuminio oksido sluoksnį, kuris apsaugo nuo oksidacijos. Anoduojant galima padidinti šio sluoksnio storį ir laidumą, tačiau dėl to gali labai sumažėti aliuminio atsparumas korozijai.

Aliuminio oksido galima rasti visur - nuo pramoninių iki medicininių ir automobilių įrenginių, nes jis yra viena iš paklausiausių spausdintinių plokščių (PCB) medžiagų. Aliuminio oksidas populiarus dėl to, kad jis naudojamas konvekcijai - šilumos perdavimui judant skysčiui, radiacijai - šiluminės energijos perdavimui elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu ir laidumui - tiesioginiam sąlyčiui tarp paviršių.

Jis gerai praleidžia šilumą

Aliuminio oksidas yra idealus šilumos laidininkas ir elektros izoliatorius. Dėl mažo cheminio inertiškumo ir elektrinės izoliacijos savybių jo šiluminis laidumas priskiriamas prie kitų oksidinės keramikos rūšių; be to, dėl temperatūros tolerancijos jis gali atlaikyti labai aukštą temperatūrą, jos nepažeisdamas, todėl idealiai tinka toms sritims, kuriose reikia ir šilumos perdavimo, ir elektros izoliacijos. Kristalinė aliuminio oksido struktūra ir grynumas leidžia greitai išsklaidyti šilumą, o atsparumas plyšių plitimui užtikrina, kad jis gali atlaikyti mechaninius įtempius, kurie pakenktų kitoms medžiagoms.

Aliuminio oksido elektrinį laidumą lemia jo joninis ryšys. Esant žemai temperatūrai, aliuminis elgiasi kaip elektroninis izoliatorius, bet esant aukštesnei temperatūrai tampa joniniu laidininku, nes jo struktūroje esantys laisvai judantys jonai leidžia elektrai laisvai judėti. Nors jo laidumas kinta priklausomai nuo temperatūros ir dalelių dydžio, joninis laidumas turi tendenciją mažėti didėjant temperatūrai.

Aliuminio oksidas pasižymi stipriomis ir ilgalaikėmis joninėmis jungtimis, todėl jo elektrinis laidumas yra išskirtinis. Be to, jo lydymosi temperatūra ir tankis yra žemi - dėl to jis tinkamas atlaikyti atšiaurias aplinkos sąlygas - anksčiau buvo naudojamas tigliuose metalams ir medžiagoms lydyti; dabar jį pakeitė nerūdijantis plienas ir spalvotieji metalai, pavyzdžiui, varis.

Viena iš daugelio žavių aliuminio oksido savybių yra jo elektrinis laidumas. Tai įmanoma, nes aliuminio oksidas yra natūralus metalas, padengtas plonu aliuminio oksido sluoksniu, kuris apsaugo nuo aplinkoje esančio deguonies, galinčio sukelti koroziją, ir gali būti net sustiprintas anoduojant.

Todėl aliuminio oksidas yra puiki medžiaga, tinkama naudoti pramonėje, kai reikia didelio našumo dilimui. Dėl savo tvirtumo, atsparumo dilimui ir cheminio inertiškumo jis dažnai naudojamas kaip pjovimo įrankių pagrindo medžiaga - pridėjus cirkonio oksido dalelių arba silicio karbido vikšrų, jo tvirtumas dar labiau padidėja gaminant pjovimo įrankius. Aliuminio oksidas taip pat yra aukšto slėgio natrio garų gatvės lempų substratas!

Neapdorotas aliuminio oksidas pasižymi labai mažu elektriniu laidumu, nes turi 13 elektronų, kurie nėra tvirtai laikomi aliuminio atomų, o tai reiškia, kad šie laisvieji elektronai gali būti išstumti į jo poras patenkančių elektros srovių - tai gerai sekasi variui; tačiau, priešingai, laisvieji elektronai aliuminio okside gali patirti fononų susidūrimus, dėl kurių jie išsibarsto, todėl elektra pro jį negali praeiti.

Jis gerai praleidžia garsą

Aliuminio oksidas yra itin ugniai atspari keraminė medžiaga, kuri gali būti naudojama daugelyje pramonės sričių. Dėl ypatingo stiprumo ir kietumo aliuminio oksidas yra atsparus dilimui, trinčiai ir erozijai bei cheminei korozijai; be to, jis atsparus temperatūrai, todėl tinka naudoti atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, dirbant chemijos laboratorijose.

Aliuminio oksidas pasižymi dideliu šilumos laidumu, palyginti su elektrine varža, todėl jis gali greitai išsklaidyti elektros srovės sukuriamą šilumą. Dėl šios savybės aliuminio oksidas idealiai tinka elektroniniams prietaisams, kurių maitinimo šaltiniai turi efektyviai tvarkyti didelius šilumos kiekius. Be to, ši medžiaga pasižymi puikiomis dielektrinėmis savybėmis, todėl yra labai stabili. Be to, dėl mažo nuostolių tangento ir standumo savybių aliuminio oksidas yra puikus pasirinkimas elektros izoliacijai.

Priešingai nei dauguma oksidų keramikos, aliuminio oksidas pasižymi stipriu joniniu tarpatominiu ryšiu, kuris suteikia jam pageidaujamų medžiagų savybių, įskaitant cheminį stabilumą ir ypatingą kietumą (9 balai pagal Moso skalę, daugiau net už deimantą). Aliuminio oksidas egzistuoja daugybe kristalinių fazių; visos jos galiausiai pereina į šešiakampę alfa fazę esant aukštai temperatūrai - ši fazė dažniausiai naudojama konstrukcijose, todėl ją siūlo "Accuratus".

Nors žemesnėje temperatūroje aliuminio oksidas veikia kaip elektroninis izoliatorius, veikiamas aukštesnės temperatūros dėl tuneliavimo efekto jis virsta joniniu laidininku, kurio laidumas panašioje temperatūroje yra didesnis nei vario; tačiau varis išlieka pranašesnis, kai kalbama apie šilumos perdavimo savybes.

Aliuminio oksidas yra ugniai atspari medžiaga, plačiai naudojama pramonėje kaip elektros izoliatoriai ir šilumos radiatoriai, šlifavimo terpė ir puikus atsparumas dilimui. Aliuminio oksidas yra universali medžiaga, kurią galima gaminti įvairiais konsolidavimo ir sukepinimo būdais, todėl gaunamos tikslios beveik grynosios formos, tinkančios sudėtingoms perdirbimo sąlygoms, pavyzdžiui, krosnyse ir krosnelėse.

Jis gerai praleidžia dujas

Dėl didelio mechaninio atsparumo, lydymosi temperatūros ir mažo plėtimosi koeficiento aliuminio oksidas puikiai praleidžia dujas. Be to, jis atsparus korozijai ir cheminiam poveikiui, pasižymi puikiomis elektrinėmis savybėmis ir šilumos laidumo savybėmis. Dėl tokio atsparumo korozijai aliuminio oksidas gali būti naudojamas net aplinkoje, kurioje yra vandens, naftos ir kitų cheminių medžiagų.

Aliuminio oksidas gali atlaikyti itin aukštą temperatūrą neprarasdamas struktūrinio vientisumo, todėl idealiai tinka elektros linijoms, kuriomis teka didelės srovės. Aukštos įtampos perdavimo linijose paprastai naudojami aliuminio laidininkai su plieninėmis šerdimis, kad būtų galima suformuoti aukštesnės įtampos perdavimo linijas; plienas suteikia atsparumo tempimui, o aliuminis - laidumo. Nors varis apskritai gali būti laidesnis, aliuminis pasižymi mažesnėmis gamybos sąnaudomis, didesniu atsparumu korozijai ir geresnėmis izoliacinėmis savybėmis nei pastarasis variantas.

Grynas aliuminio oksidas gaminamas kasant ir perdirbant boksitą (Al2O3) ir kitus aliuminio turinčius mineralus ir yra pramoninio naftos chemijos perdirbimo pagrindas, įskaitant angliavandenilių autoterminį riformingą su anglies dioksidu, kad susidarytų sinerginės dujos. Kadangi šiame procese gali vykti kenksmingos redukcinės reakcijos, grynas aliuminio oksidas patikimai apsaugo nuo nepageidaujamos redukcijos.

Aliuminio oksido elektrinis laidumas kinta priklausomai nuo jo grynumo, temperatūros ir deguonies slėgio; esant aukštam deguonies slėgiui, jo elektrinis laidumas pasižymi p tipo laidumu, o esant mažesniam deguonies slėgiui - n tipo laidumu. Laidumas didėja su temperatūra, o mažėja su deguonies slėgiu. "Associated Ceramics" siūlo įvairių savybių aliuminio oksido kūnus, skirtus įvairioms reikmėms.

Aliuminio oksidas yra patraukli medžiaga dėl savo šiluminio izotropiškumo, t. y. jo šiluminis laidumas išlieka beveik vienodas visomis kryptimis, priešingai nei grafito, kurio laidumas labai skiriasi priklausomai nuo orientacijos. Dėl izotropinio aliuminio oksido elgesio terminė analizė ir projektavimas yra paprastesni, todėl jis tinka naudoti aukštose temperatūrose.

Aliuminio oksido PCB substratai yra neatsiejami daugelio elektroninių prietaisų komponentai. Jų šilumai laidžios savybės padeda išsklaidyti puslaidininkių skleidžiamą šilumą, o izoliacinės savybės apsaugo plokštes nuo trumpųjų jungimų ar bet kokios žalos, kuri gali atsirasti kitu atveju. Maža aliuminio oksido šiluminio plėtimosi rizika taip pat padeda sumažinti įtrūkimų ar deformacijų riziką.